测定光合作用与细胞呼吸作用的强度

测定细胞呼吸作用或确认呼吸类型常采用U型管液面升降或玻璃管液面液滴移动的观察法，即在广口瓶或锥形瓶内放入被测生物（活种子或绿色植物或小型动物），通过生物呼吸过程中释放二氧化碳或吸收氧气引起的气压变化，进而推测或计算生物的呼吸作用强度，如图装置所示。

由于生物细胞呼吸时既产生二氧化碳又消耗氧气，前者可引起装置内气压升高，而后者则引起装置内气压下降，为便于测定真实细胞呼吸强度，应只测其中一种气体变化情况。因此，测定过程中，往往用NaOH吸收掉呼吸产生的二氧化碳，这样，整个装置中的气压变化，只能因吸收氧气所引起，从而排除二氧化碳对气压变化的干扰。

1.以气体变化探究光合作用与呼吸作用

①以CO2为指标分析（如图丙）：

A图表示线粒体释放的CO2直接释放大气中，即植物只进行呼吸作用。

B图表示线粒体释放CO2一部分进入叶绿体中，一部分释放到大气中，此时光合作用小于呼吸作用，仍释放CO2。

C图表示线粒体释放的CO2全部进入叶绿体中，但没有从大气中吸收CO2，说明光合作用等于呼吸作用，所以表现为既不吸收CO2，也不放出CO2。

D图表示线粒体释放的CO2全部进入叶绿体中，同时还从大气中吸收CO2，则表示光合作用大于呼吸作用。

②以O2的释放或吸收为分析指标（如图丁）

A图表示线粒体需要的O2直接从大气中吸收，即植物只进行呼吸作用。

B图表示叶绿体释放O2一部分进入线粒体中，一部分从大气中吸收，此时光合作用小于呼吸作用，仍释放需要从大气中吸收O2。

C图表示叶绿体释放O2全部进入线粒体中，但没有从大气中吸收O2，说明光合作用等于呼吸作用，所以表现为既不吸收O2，也不释放O2。

D图表示叶绿体释放O2全部进入线粒体中，同时还向大气中释放O2，则表示光合作用大于呼吸作用。

（1）物理误差的校正

由于装置的气压变化也可能会由温度等物理因素所引起，为使测定结果更趋准确，应设置对照实验，以校正物理膨胀等因素对实验结果造成的误差。此时，对照实验与呼吸装置相比，应将所测生物灭活，如将种子煮熟，而其他各项处理应与实验组完全一致（包括NaOH溶液，所用种子数量，装置瓶及玻璃管的规格等）。

（2）细胞呼吸状况的实验测定归纳

欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，两套呼吸装置中的单一变量为NaOH与蒸馏水，即用等量的蒸馏水取代实验组的NaOH溶液，其他所有项目均应一致，加蒸馏水的装置内气压变化应由CO2与O2共同决定。两套装置可如下图所示，当然，此时仍有必要设置另一组作误差校正之用。

结果与分析

①若装置1液滴左移，装置2液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸（因有氧呼吸产CO2量与耗O2量相等）。

②若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸（因无氧呼吸只产CO2，不耗O2）。

③若装置1液滴左移，装置2液滴右移，则表明该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。

④装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量，呼吸底物中可能有脂质参与。

a.为使实验结果精确，排除实验误差还应设置如图装置3，以便校正。

b.进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”，而不是“先结论后结果”，如上。

（3）探究光合作用和细胞呼吸与光照强度的关系

（三）、光合作用与细胞呼吸的计算：

1、光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、（CH2O）等产物的生成数量来表示。但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为表观光合速率和真正光合速率。

2、在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，称为表观光合速率，而植物真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。如图所示：

3、呼吸速率：将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量，即表示呼吸速率。

4、一昼夜有机物的积累（用CO2量表示）可用下式表示：积累量=白天从外界吸收的CO2量-晚上呼吸释放的CO2量。

5、判定方法

①若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则为真正（实际）光合速率，若是负值则为表观光合（下转第13页）（上接第53页）速率。

②若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为表观光合速率。

③有机物积累量一般为表观光合速率，制造量一般为真正（实际）光合速率。

注：实际计算时可依据提供的条件分别用下列某一关系式

①光合作用实际产O2量=实测O2的释放量+呼吸作用耗O2量。

②光合作用实际 CO2 消耗量=实测的CO2消耗量+呼吸作用 CO2释放量。

③光合作用葡萄糖的净生产量=光合作用葡萄糖的实际生产量-呼吸作用葡萄糖的消耗量。

将上述装置置于不同光照强度（可用不同功率的灯泡实验或同一功率灯泡通过改变光照距离进行控制）条件下，被研究生物应为绿色植物。

结果分析：

①若红色液滴右移，说明光照较强，光合作用大于细胞呼吸，释放O2使瓶内气压增大。

②若红色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸大于光合作用，吸收O2使瓶内气压减小。

③若红色液滴不动，说明在此光照强度下光合作用等于细胞呼吸，释放O2等于吸收O2，瓶内气压不变。